(57)【要約】    【課題】  偏光分離面に入射する直線偏光光の偏光方向を適正に調整できるようにした光学系を提供することを目的としている。    【解決手段】  光学系は、入射した第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材９ａ，９ｂと、第２の直線偏光光が入射する偏光分離面１０ｃと、光学部材を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有する。    【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、
前記第２の直線偏光光が入射する偏光分離面と、
前記光学部材を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記第１の直線偏光光を射出する第１の偏光分離面と、
前記第２の直線偏光光が入射する第２の偏光分離面とを有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記光学部材は、１／２波長板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項４】
複屈折作用により、入射した第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、
前記第２の直線偏光光が入射する偏光分離面とを有し、
前記光学部材の複屈折主軸の方向が、前記第１の直線偏光光の偏光方向および該偏光方向に対して４５度をなす方向とは異なることを特徴とする請求項４に記載の光学系。
【請求項５】
前記第１の直線偏光光を射出する第１の偏光分離面と、
前記第２の直線偏光光が入射する第２の偏光分離面とを有することを特徴とする請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記光学部材は、１／２波長板であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学系。
【請求項７】
光源からの光を色分離して、画像を形成する複数の画像形成素子に導き、該複数の画像形成素子からの色光成分を合成する色分離合成光学系であって、
前記光源からの無偏光光を第１の直線偏光光にして射出する偏光変換素子と、
前記第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、
前記第２の直線偏光光が入射する偏光分離面と、
前記光学部材を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有することを特徴とする色分離合成光学系。
【請求項８】
前記第１の直線偏光光を射出する第１の偏光分離面と、
前記第２の直線偏光光が入射する第２の偏光分離面とを有することを特徴とする請求項７に記載の色分離合成光学系。
【請求項９】
前記光学部材は、１／２波長板であることを特徴とする請求項７又は８に記載の色分離合成光学系。
【請求項１０】
前記偏光分離面と前記画像形成素子との間に配置された１／４波長板と、
該１／４波長板を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有することを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載の色分離合成光学系。
【請求項１１】
前記光源と、
請求項７から１０のいずれか１つに記載の色分離合成光学系と、
前記複数の画像形成素子と、
前記色分離合成光学系からの光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項１２】
光源からの光を色分離して、画像を形成する複数の画像形成素子に導き、該複数の画像形成素子からの色光成分を合成する色分離合成光学系であって、
前記光源からの無偏光光を第１の直線偏光光にして射出する偏光変換素子と、
複屈折作用により、前記第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、
前記第２の直線偏光光が入射する偏光分離面とを有し、
前記光学部材の複屈折主軸の方向が、前記第１の直線偏光光の偏光方向および該偏光方向に対して４５度をなす方向とは異なることを特徴とする色分離合成光学系。
【請求項１３】
前記第１の直線偏光光を射出する第１の偏光分離面と、
前記第２の直線偏光光が入射する第２の偏光分離面とを有することを特徴とする請求項１２に記載の色分離合成光学系。
【請求項１４】
前記光学部材は、１／２波長板であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の色分離合成光学系。
【請求項１５】
前記偏光分離面と前記画像形成素子との間に配置された１／４波長板と、
該１／４波長板を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１つに記載の色分離合成光学系。
【請求項１６】
前記光源と、
請求項１２から１５のいずれか１つに記載の色分離合成光学系と、
前記複数の画像形成素子と、
前記色分離合成光学系からの光を投射する投射光学系とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光分離面を有する光学系、色分離合成光学系および投射型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型画像表示装置には、反射型液晶表示素子を照明する照明光を偏光ビームスプリッタを用いて導き、さらに反射型液晶表示素子で画像変調した光を２つの偏光ビームスプリッタを用いて検光する構成を有するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１にて提案されている投射型画像表示装置は、図９に示すように、４つの偏光ビームスプリッタ１１８，１２０，１２４，１２８と３つの色選択性位相差板１１６，１２６，１３４で構成されている。ここで、色選択性位相差板とは、可視光の波長領域において所定の波長領域の光の偏光方向を９０度変換し、その他の波長の光の偏光方向は変化させない作用を有するものである。
【０００４】
図９において、光源１００から無偏光光１１０は、コリメータレンズ１１２および偏光板１１４を透過して直線偏光光（Ｓ偏光）となる。この直線偏光光のうち青（Ｂ）の光は、第１の色選択性位相差板１１６により偏光方向を９０度変換されてＰ偏光となり、第１の偏光ビームスプリッタ１１８に入射する。第１の偏光ビームスプリッタ１１８は、Ｐ偏光であるＢ光を透過し、Ｓ偏光であるＢ以外の緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の光を反射することで色分離を行う。
【０００５】
第１の偏光ビームスプリッタ１１８から射出したＢ光（Ｐ偏光）は、第２の偏光ビームスプリッタ１２０を透過して反射型液晶表示装置Ｂ１２２に至る。
【０００６】
また、Ｇ，Ｒ光は、第２の色選択性位相差板１２６に入射し、そのうちＧ光はその偏光方向が９０度変換されることによりＰ偏光となって第３の偏光ビームスプリッタ１２８に入射する。また、Ｒ光は第２の色選択性位相差板１２６をそのまま透過して、第３の偏光ビームスプリッタ１２８に入射する。第３の偏光ビームスプリッタ１２８は、Ｐ偏光であるＧ光を透過させ、Ｓ偏光であるＲの光を反射することで色分離が行われる。
【０００７】
Ｇ，Ｒ光はそれぞれ、反射型液晶表示素子Ｇ１３２および反射型液晶表示素子Ｒ１３０に至る。
【０００８】
反射型液晶表示素子Ｂ１２２で画像変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ１２０を透過して光源側に戻り、Ｓ偏光成分は、第２の偏光ビームスプリッタ１２０で反射されて投射光となる。
【０００９】
また、反射型液晶表示素子Ｒ１３０で画像変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ１２８で反射されて光源側に戻り、Ｐ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッタ１２８を透過して投射光となる。
【００１０】
また、反射型液晶表示装置Ｇ１３２で画像変調されたＧ光のうちＰ偏光成分は、第３の偏光ビームスプリッタ１２８を透過して光源側に戻り、Ｓ偏光成分は第３の偏光ビームスプリッタ１２８で反射されて投射光となる。
【００１１】
Ｇ光とＲ光の投射光は第３の色選択性位相差板１３４に入射し、Ｇ光の偏光方向が９０度変換される。これにより、Ｇ，Ｒ光はＰ偏光にそろえられて第４の偏光ビームスプリッタ１２４を透過し、Ｓ偏光であるＢ光は第４の偏光ビームスプリッタ１２４で反射される。こうしてＲＧＢの光は１つに合成され、Ｂ光のみが第４の色選択性位相差板１３６によって偏光方向が９０度変換された後、投射レンズ１３８によってカラー画像光として投射される。
【特許文献１】米国特許６，１８３，０９１号（ＦＩＧ．１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように偏光ビームスプリッタを用いて光学系を構成する場合、偏光ビームスプリッタにおいて偏光分離膜を設ける反射面とその他の面に加工誤差が生じることが多い。この場合、偏光ビームスプリッタを装置本体に固定した状態で、偏光分離膜が設けられた反射面（偏光分離面）が、設計上の角度に対して面倒れ誤差を有することになる。
【００１３】
例えば、偏光ビームスプリッタの下面を取り付け基準として偏光ビームスプリッタを固定する方法を用いたとき、すべての偏光ビームスプリッタにおいて取り付け基準の下面と偏光分離面の角度とが９０度をなせば、これら偏光ビームスプリッタの偏光分離面の法線方向は同一平面に含まれる。
【００１４】
しかし、取り付け基準である下面と偏光分離面との角度に誤差があると、偏光分離面の法線方向も上記平面内から外れてしまうことになる。これにより、所定の直線偏光方向で偏光分離面に作用する光において、それぞれの偏光ビームスプリッタの偏光分離面に対するＰ偏光成分とＳ偏光成分の割合（偏光方向と偏光分離面との相対的角度）が異なることになる。
【００１５】
例えば、２つの偏光ビームスプリッタにおいて、偏光分離面に対するＰ偏光方向を含む平面が３０′傾いているとすると、はじめの偏光ビームスプリッタでＰ偏光であった光も次の偏光ビームスプリッタでは１／１００の成分がＳ偏光成分として作用することになってしまう。
【００１６】
特に、黒を表示するときには、反射型液晶表示素子から投射レンズに至る光路中に設けた２つの偏光ビームスプリッタによって光が検光されるので、２つの偏光ビームスプリッタの偏光分離面の相対的な角度ずれは、検光すべき光の漏れを生じさせることになり、黒表示の明るさを増加させ、投射画像のコントラストを低下させる原因となる。
【００１７】
本発明は、偏光分離面に入射する直線偏光光の偏光方向を適正に調整できるようにした光学系、色分離合成光学系および投射型画像表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の形態の光学系は、入射した第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、第２の直線偏光光が入射する偏光分離面と、光学部材を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有する。
【００１９】
また、本発明の第２の形態の光学系は、複屈折作用により、入射した第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、第２の直線偏光光が入射する偏光分離面とを有し、光学部材の複屈折主軸の方向が、第１の直線偏光光の偏光方向および該偏光方向に対して４５度をなす方向とは異なるものである。
【００２０】
また、本発明の第３の形態の色分離合成光学系は、光源からの光を色分離して、画像を形成する複数の画像形成素子に導き、該複数の画像形成素子からの色光成分を合成する色分離合成光学系であって、光源からの無偏光光を第１の直線偏光光にして射出する偏光変換素子と、第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、第２の直線偏光光が入射する偏光分離面と、光学部材を、その回転位置を調整可能に支持し、かつ調整後の回転位置で保持する保持機構とを有する。
【００２１】
さらに、本発明の第４の形態の色分離合成光学系は、光源からの光を色分離して、画像を形成する複数の画像形成素子に導き、該複数の画像形成素子からの色光成分を合成する色分離合成光学系であって、光源からの無偏光光を第１の直線偏光光に変換する偏光変換素子と、複屈折作用により、第１の直線偏光光の偏光方向を変化させて第２の直線偏光光を射出する光学部材と、第２の直線偏光光が入射する偏光分離面とを有し、光学部材の複屈折主軸の方向が、第１の直線偏光光の偏光方向および該偏光方向に対して４５度をなす方向と異なるようにしている。
【００２２】
また、上記各光学系において、第１の直線偏光光を射出する第１の偏光分離面と、第２の直線偏光光が入射する第２の偏光分離面とを設けてもよい。
【００２３】
さらに、上記光学部材としては、１／２波長板を用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、偏光分離面に面倒れ誤差がある場合でも、光学部材の作用によって偏光分離面に入射する直線偏光光（第２の直線偏光光）の偏光方向を該偏光分離面に対して適正な方向（Ｓ偏光方向又はＰ偏光方向）に調整することができるので、偏光分離面の面倒れ誤差（偏光分離面を保持する偏光分離素子の製造誤差や取り付け誤差）に起因した偏光分離作用の劣化を抑制することができる。したがって、色分離合成光学系においては、その色分離合成作用の劣化を抑制することができ、さらに投射型画像表示装置においては、投射画像のコントラストの低下を防ぎ、高品位の投射画像を得ることができる。
【００２５】
特に、光学部材を挟んで第１の偏光分離面と第２の偏光分離面とを設けることにより、第１の偏光分離面と第２の偏光分離面とに相対的な傾きがある（両偏光分離面の法線が同一平面上にない）場合でも、第２の偏光分離面に入射する直線偏光光（第２の直線偏光光）の偏光方向を該第２の偏光分離面に対して適正な方向に調整することができる。したがって、複数の偏光分離面に相対的な傾きがあっても、光学系全体としての所望の偏光分離（合成）作用を容易に得ることができる。
【００２６】
さらに、偏光分離面と画像形成素子との間に配置された１／４波長板の回転位置（遅相軸方向）を調整可能とすることにより、画像形成素子と偏光分離面との間で生じる偏光方向の乱れを、上記光学部材とともに分担して調整することができ、効率良く偏光方向の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１には、本発明の実施例１である投射型画像表示装置の光学系の構成を示している。図１において、１は連続スペクトルで白色光を発光する光源、２は光源１からの光を所定の方向に集光するリフレクタである。３ａは矩形のレンズをマトリクス状に配置した第１のフライアイレンズ、３ｂは第１のフライアイレンズ３ａの個々のレンズに対応したレンズをマトリクス状に配置した第２のフライアイレンズである。
【００２９】
４は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子、５ａはコンデンサーレンズ、５ｂはフィールドレンズである。５ｃは反射ミラーである。
【００３０】
６は青（Ｂ）と赤（Ｒ）の波長領域の光を透過し、緑（Ｇ）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーである。７はＧ光とＲ光の中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルタである。８ａ，８ｂはともに、Ｂ光の偏光方向を９０度変換し、Ｒ光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板および第２の色選択性位相差板である。
【００３１】
９ａ，９ｂは第１の１／２波長板および第２の１／２波長板（光学部材）である。１０ａ，１０ｂ，１０ｃはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタおよび第３の偏光ビームスプリッタである。
【００３２】
１１ｒ，１１ｇ，１１ｂはそれぞれ、原画を形成し、入射した光を反射するとともに画像変調する赤用反射型液晶表示素子、緑用反射型液晶表示素子および青用反射型液晶表示素子である。ここで、これら液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂには駆動回路２０が接続され、駆動回路２０には、パーソナルコンピュータ、カメラ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、放送受信器等の画像情報供給装置３０からの画像情報が供給される。駆動回路２０は、入力された画像情報に基づいて液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動し、画像情報に対応した各色用の原画を形成させる。なお、このことは、以下に説明する実施例でも同様である。
【００３３】
１２ｒ，１２ｇ，１２ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。なお、ダイクロイックミラー６から第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃまでの光路を構成する光学系は、後述するように光の色分離と色合成とを行う色分離合成光学系である。１３は投射レンズである。
【００３４】
次に、光学的な作用を説明する。光源１から発した光はリフレクタ２により所定の方向に集光される。リフレクタ２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。ただし、光源１は理想的な点光源ではなく有限の大きさを有しているので、集光する光束には放物面の対称軸に平行でない光の成分も多く含まれている。これらの集光光束は第１のフライアイレンズ３ａに入射する。第１のフライアイレンズ３ａは外形が矩形の正の屈折力を有するレンズをマトリクス状に組み合わせて構成されている。第１のフライアイレンズ３ａに入射した光束は、それぞれのレンズに応じた複数の光束に分割され、かつ集光され、第２のフライアイレンズ３ｂを経て、マトリクス状に複数の光源像を偏光変換素子４の近傍に形成する。
【００３５】
偏光変換素子４は、入射側から順に、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有している。偏光変換素子４に入射したマトリクスの各列の集光光束は、その列に対応した列の偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分と反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は、反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過する際にＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向（図中には、Ｓ偏光を・で示す）が揃った光として射出する。偏光変換された複数の光束は偏光変換素子の近傍で集光した後、発散光束として集光光学系に至る。
【００３６】
集光光学系は、コンデンサーレンズ５ａとフィールドレンズ５ｂからなり、これらの集光作用により、複数の光束はフライアイレンズ３ａ，３ｂの個々のレンズの矩形形状の像ができる位置で重なり、矩形の均一な照明エリアを形成する。
【００３７】
また、フィールドレンズ５ｂから反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに至る光路は、反射型液晶表示素子上に集光する光が集光光学系の光軸に対してほぼテレセントリックとなるように設定されている。すなわち、ダイクロイックミラー６および偏光ビームスプリッタ１０ａ，１０ｂの光学薄膜である偏光分離面で生ずる、光の入射角度による特性変動が、反射型液晶表示素子上に画像として現れない構成となっている。
【００３８】
ダイクロイックミラー６は、図２に実線で示すような特性を有しており、ＢとＲの光を透過し、Ｇの光を反射する。
【００３９】
図１において、偏光変換素子４から射出したＳ偏光は、ダイクロイックミラー６に対してもＳ偏光（・）である。
【００４０】
Ｇ光の光路において、ダイクロイックミラー６を反射した光は、カラーフィルタ７に入射する。カラーフィルタ７は、図２に点線で示すような特性を有しており，ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の光を反射するダイクロイックフィルタであり、これにより黄色の光が除去される。緑色に黄色成分が多いと、黄緑色になってしまうので、カラーフィルタ７により黄色成分を除去する方が色再現上望ましい。また、カラーフィルタ７は、黄色の光を吸収する特性を有していてもよい。
【００４１】
こうして色を調整されたＧ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射され、Ｇ用反射型液晶表示素子１１ｇへと至る。Ｇ用反射型液晶表示素子１１ｇにおいて、Ｇ光が画像変調されて反射される。変調および反射されたＧ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面で反射され、光源側に戻されて投射光から除去される。一方、変調および反射されたＧ光のうちＰ偏光成分（図中には、Ｐ偏光を｜で示す）は、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面を透過して投射光となる。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において第１の偏光ビームスプリッタ１０ａとＧ用反射型液晶表示素子１１ｇの間に設けられた１／４波長板１２ｇの複屈折主軸の１つである遅相軸を所定の方向に調整し、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａとＧ用反射型液晶表示素子１１ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えている。
【００４２】
第１の偏光ビームスプリッタ１０ａを透過したＰ偏光としてのＧ光（｜）は、第１の１／２波長板９ａを介して第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃにＳ偏光（・）として入射する。
【００４３】
ここで、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面とに相対的な傾きがなければ、第１の１／２波長板９ａの遅相軸を、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａから射出したＧ光の偏光方向に対して４５度をなすように設定すればよい。この場合、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａを透過したＰ偏光としてのＧ光（｜）は、第１の１／２波長板９ａによりその偏光方向を９０度回転され、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃにＳ偏光（・）として入射する。
【００４４】
しかし、取り付け誤差などにより、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがある場合には、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａからＰ偏光として射出し、第１の１／２波長板９ａによってその偏光方向が９０度回転されたＧ光としての直線偏光光のうち、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面に対してＳ偏光として入射しない成分が増加する。
【００４５】
そこで、本実施例では、第１の１／２波長板９ａを、図８に示すような保持機構によって保持している。この図において、４１は上記３つの偏光ビームスプリッタ１０ａ，１０ｂ，１０ｃや他の光学素子を支持する基板であり、この基板４１における第１および第３の偏光ビームスプリッタ１０ａ，１０ｃの間には、第１の１／２波長板９ａを支持および保持する支持台座４２が基板４１と一体的に形成されている。
【００４６】
支持台座４２は、上面が下向きに凸の円弧状に形成されており、該上面には、円弧形状に沿うように溝部４２ａが形成されている。
【００４７】
第１の１／２波長板９ａは、外周が円形をした保持プレート４３によって保持されている。そして、この保持プレート４３の外周部が上記溝部４２ａ内に挿入される。これにより、第１の１／２波長板９ａは保持プレート４３とともに、支持台座４２によって光軸（第１の１／２波長板９の表面に直交する軸）回りで、図中のＣで示す方向に回転可能に支持される。したがって、第１の１／２波長板９ａを回転させて、その複屈折主軸の一つである遅相軸の方向を調整することができる。
【００４８】
このように、第１の１／２波長板９ａの遅相軸方向を回転調整できるようにしておくと、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面に入射するＧ光の偏光方向を調整することができる。したがって、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがある場合に、この第１の１／２波長板９ａの回転位置（すなわち、遅相軸方向）の調整により、第３の偏光ビームスプリッタにおける非投射光の漏れが最小となるようにすることができ、Ｇ光による黒表示時の明るさ調整が可能となる。この場合、第１の１／２波長板９ａの遅相軸の方向は、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａから射出して第１の１／２波長板９ａに入射する直線偏光光の偏光方向（Ｓ偏光方向）に対して４５度をなす方向とは異なり、また該偏光方向とも異なるように調整される。
【００４９】
なお、第１の１／２波長板９ａの回転位置調整（遅相軸方向の調整）は、工場出荷時等に行われ、該調整終了後は、上記溝部４２ａに接着剤を流し込む等して第１の１／２波長板９ａ（保持プレート４３）を支持台座４２に固定保持させる。
【００５０】
こうして第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃに入射したＧ光は、その偏光分離面で反射されて、投射レンズ１３へと至る。
【００５１】
一方、ダイクロイックミラー６を透過したＲ，Ｂ光は、第１の色選択性位相差板８ａに入射する。第１の色選択性位相差板８ａは、Ｂ光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＢ光はＰ偏光（｜）として、Ｒ光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂに入射する。そして、Ｂ光は、第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂの偏光分離面を透過し、１／４波長板１２ｂを介してＢ用反射型液晶表示素子１１ｂに至る。また、Ｒ光は該偏光分離面で反射され、１／４波長板１２ｒを介してＲ用反射型液晶表示素子１１ｒに至る。
【００５２】
Ｂ用反射型液晶表示素子１１ｂにおいて、Ｂ光は画像変調されて反射される。変調されたＢ光のうちＰ偏光成分（｜）は再び偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。変調されたＢ光のうちＳ偏光成分（・）は、偏光分離面で反射されて投射光となる。
【００５３】
同様に、Ｒ用反射型液晶表示素子１１ｒにおいて、Ｒ光が画像変調されて反射される。変調されたＲ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。また、変調されたＲ光のうちＰ偏光成分（｜）は、偏光分離面を透過して投射光となる。これにより、ＢとＲの投射光は一つの光束に合成される。
【００５４】
第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂとＲ用およびＢ用反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｂとの間に設けられた１／４波長板１２ｒ，１２ｂの遅相軸方向を調整してＧの場合と同じようにＲ、Ｂそれぞれの黒の表示の調整を行う。
【００５５】
なお、１／４波長板１２ｒ，１２ｇ，１２ｂも、第１の１／２波長板９ａと同様の保持機構によって回転位置（遅相軸方向）の調整が可能に支持され、調整後には固定保持される。
【００５６】
こうして合成されたＲとＢの投射光は、第２の色選択性位相差板８ｂに入射する。第２の色選択性位相差板８ｂは、第１の色選択性位相差板８ａと同じものであり、Ｂ光の偏光方向のみを９０度回転させる。これにより、Ｒ光およびＢ光はともにＰ偏光（｜）として第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃに入射し、その偏光分離面を透過することでＧの投射光と合成される。
【００５７】
ここで、第２の色選択性位相差板８ｂと第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃとの間には、第２の１／２波長板９ｂが配置されており、この第２の１／２波長板９ｂも、第１の１／２波長板９ａと同様の保持機構によって回転位置（遅相軸方向）の調整が可能に支持されている。
【００５８】
第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがない場合には、第２の１／２波長板９ｂを、その遅相軸を透過する直線偏光光（Ｐ偏光）の偏光方向と同じ方向（偏光状態を変換しない方向）に合わせればよい。
【００５９】
しかし、第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがある場合には、Ｇ光の場合と同じように、第２の１／２波長板９ｂの遅相軸方向の回転調整を行うことで、Ｒ，Ｂ光をそれらの偏光方向が第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面に対して適切な方向（Ｐ偏光方向）となるように調整することができる。この場合、第２の１／２波長板９ｂの遅相軸の方向は、第２の１／２波長板９ｂに入射する直線偏光光の偏光方向（Ｐ偏光方向）に対して異なり、また該偏光方向に対して４５度をなす方向とも異なるように調整される。
【００６０】
これにより、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃにおける非投射光の漏れは最小となり、Ｒ，Ｂ光における黒表示の画像調整が可能となる。そして、該調整後には第２の１／２波長板９ｂも固定保持される。
【００６１】
こうして第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃに入射したＲ，Ｂ光は、その偏光分離面を透過し、Ｇ光と合成されて投射レンズ１３へと至る。そして、投射レンズ１３によりスクリーンなどの投射面に投射される。
【００６２】
なお、各光学素子の空気との境界面には反射防止コートが施され、Ｇ光のみが透過する面には最も反射率が低下する波長帯域を５５０ｎｍの近傍に設定した反射防止コートが施されている。Ｒ光のみが透過する面には、最も反射率が低下する波長帯域が６１０ｎｍの近傍に設定された反射防止コートが施され、さらにＢ光のみが透過する面には、最も反射率が低下する波長帯域が４５０ｎｍの近傍に設定された反射防止コートが施されている。また、Ｒ，Ｂ光が透過する面には、反射率が低下する波長帯域が４５０ｎｍの近傍と６１０ｎｍの近傍に２つ存在するような反射防止コートが施されている。
【００６３】
また、投射レンズ１３のＦナンバーは、反射型液晶表示素子における回折や取り付け誤差による投射レンズ１３の光軸と集光光学系の光軸とのずれを考慮して、照明系のＦナンバーよりも明るく設定されている。
【実施例２】
【００６４】
図３には、本発明の実施例２である投射型画像表示装置の光学系を示している。図中、実施例１と同じ構成要素には実施例１と同一符号を付している。
【００６５】
２５ａは第１のコンデンサーレンズで、２５ｂは第２のコンデンサーレンズである。２５ｃ，２５ｄはフィールドレンズである。２６は青（Ｂ）と緑（Ｇ）の波長領域の光を透過し、赤（Ｒ）の波長領域の光を反射するダイクロイックミラーである。２７はＧとＲの中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルタである。２８ａ，２８ｂはそれぞれ、Ｇ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板および第２の色選択性位相差板である。２９は所定の偏光成分を反射し、該所定の偏光方向に直交する偏光方向を有する偏光成分を透過する偏光板である。ここで、偏光板は不要な偏光方向を吸収するものでもよい。
【００６６】
本実施例では、ダイクロイックミラー２６を、集光光学系を構成する第２のコンデンサーレンズ２５ｂとフィールドレンズ２５ｃ，２５ｄとの間に設けて実施例１よりも照明系をコンパクトに構成している。また、集光光学系は、第１のコンデンサーレンズ２５ａと第２のコンデンサーレンズ２５ｂとフィールドレンズ２５ｃ，２５ｄにより構成されている。
【００６７】
次に光学的な作用を説明する。偏光変換素子４を射出した光は、第１のコンデンサーレンズ２５ａと第２のコンデンサーレンズ２５ｂにより集光され、ダイクロイックミラー２６に入射する。ダイクロイックミラー２６は、図４に実線で示した特性を有しており、Ｂ光とＧ光は透過し、Ｒ光は反射する。
【００６８】
図３において、偏光変換素子４を射出したＳ偏光（・）は、ダイクロイックミラー２６に対してもＳ偏光（・）である。ただし、本実施例では、ダイクロイックミラー２６は第２のコンデンサーレンズ２５ｂとフィールドレンズ２５ｃ，２５ｄとの間に設けられているので、ダイクロイックミラー２６に作用する光束はテレセントリックになっていない。このためダイクロイックミラー２６は、図中のＡからＢの方向に膜厚が徐々に厚くなるよう形成されている。これにより、ダイクロイックミラー２６の光の入射角度による特性の変化を補正している。
【００６９】
Ｒ光の光路において、ダイクロイックミラー２６で反射した光はフィールドレンズ２５ｃを透過し、カラーフィルタ２７に入射する。カラーフィルタ２７は、図４に点線で示すような特性を有しており，ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の光を反射するダイクロイックフィルタであり、黄色の光を除去する。赤の光に黄色の色成分が多いと、オレンジ色になっていまうので、黄色の光を除去する方が色再現上望ましい。
【００７０】
ここで、本実施例では、カラーフィルタ２７をフィールドレンズ２５ｃとは別に設けているが、フィールドレンズのレンズ面に設けてもよい。
【００７１】
こうして色を調整されたＲ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射され、Ｒ用反射型液晶表示素子１２ｒへと至る。Ｒ用反射型液晶表示素子１１ｒにおいて、Ｒ光は画像変調されて反射される。変調されたＲ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面で反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。
【００７２】
また、変調されたＲ光のうちＰ偏光成分（｜）は、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面を透過して投射光となる。第１の偏光ビームスプリッタ１０ａを透過したＲ光は、第１の１／２波長板９ａにより偏光方向が９０度回転され（第１の１／２波長板９ａの遅相軸方向がこれに入射する直線偏光光の偏光方向に対して４５度をなす場合）、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃに対してＳ偏光（・）として入射する。第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃに入射したＲ光は、偏光分離面で反射されて投射レンズ１３へと至る。
【００７３】
ここで、本実施例でも、第１の１／２波長板９ａの回転位置を調整することにより、その遅相軸の方向を調整することができるように、実施例１（図８）にて説明したのと同様の保持機構により第１の１／２波長板９ａを支持している。したがって、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがある場合に、第１の１／２波長板９ａの回転位置（遅相軸方向）の調整により、第３の偏光ビームスプリッタにおける非投射光の漏れが最小となるようにすることができる。この場合、第１の１／２波長板９ａの遅相軸の方向は、第１の偏光ビームスプリッタ１０ａから射出して第１の１／２波長板９ａに入射する直線偏光光の偏光方向（Ｓ偏光方向）に対して４５度をなす方向とは異なり、また該偏光方向とも異なるように調整される。そして、第１の１／２波長板９ａは、調整後に固定保持される。
【００７４】
ダイクロイックミラー２６を透過したＧ光とＢ光は、フィールドレンズ２５ｄを透過して偏光板２９に入射する。偏光板２９では、ダイクロイックミラー２６に対してＳ偏光成分となる偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分となる偏光成分を反射する特性を有する。偏光板２９により偏光成分を揃えられたＧ光とＢ光（・）は、第１の色選択性位相差板２８ａに入射する。第１の色選択性位相差板２８ａは、Ｇ光の偏光方向を９０度回転する作用を持っており、これによりＧ光はＰ偏光（｜）として、Ｂ光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂに入射する。
【００７５】
Ｂ用反射型液晶表示素子１１ｂにおいて、Ｂ光が画像変調されて反射される。変調されたＢ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び偏光分離面を反射し、光源側に戻されて投射光から除去される。変調されたＢ光は、Ｐ偏光成分（｜）は偏光分離面を透過して投射光となる。同様にＧ用反射型液晶表示素子１１ｇにおいて、Ｇ光が画像変調されて反射される。変調されたＧ光のうちＰ偏光成分（｜）は、再び偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。変調されたＧ光のうちＳ偏光成分（・）は、偏光分離面を反射して投射光となる。これにより、ＢとＧの投射光は１つの光束に合成される。
【００７６】
合成されたＧとＢの投射光は、第２の色選択性位相差板２８ｂに入射する。第２の色選択性位相差板２８ｂは、第１の色選択性位相差板２８ａと同じものであり、Ｇ光の偏光方向のみを９０度回転させる。これにより、Ｇ、Ｂ光ともにＰ偏光（｜）として第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃに入射し、その偏光分離面を透過することでＲの投射光と合成される。
【００７７】
ここで、第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂとＧ用およびＢ用の反射型液晶表示素子１１ｇ，１１ｂの間に設けられた１／４波長板１２ｇ、１２ｂは、第１の１／２波長板９ａと同様の保持機構によって回転可能に支持され、遅相軸の方向を回転調整した後に固定保持される。これにより、第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂとそれぞれの反射型液晶表示素子１１ｇ，１１ｂで発生する偏光状態の乱れを調整可能としている。
【００７８】
また、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの入射側に設けられた第２の１／２波長板９ｂも、第１の１／２波長板９ａと同様の保持機構によって回転可能に支持されている。このため、第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがある場合に、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃにおける非投射光の漏れが最小となるように遅相軸の方向が調整される。つまり、第２の１／２波長板９ｂに入射する直線偏光光の偏光方向とは異なる方向であり、かつ該偏光方向に対して４５度をなす方向とも異なる方向に調整される。第２の１／２波長板９ｂは、遅相軸の方向を回転調整した後に固定保持される。
【００７９】
各光学素子の空気との境界面には、反射防止コートが施され、Ｇ光のみが透過する面には最も反射率が低下する波長帯域が５５０ｎｍの近傍に設定された反射防止コートが施されている。また、Ｒの光のみが透過する面には最も反射率が低下する波長帯域が６１０ｎｍの近傍に設定された反射防止コートが施され、Ｂ光のみが透過する面には最も反射率が低下する波長帯域が４５０ｎｍの近傍に設定された反射防止コートが施されている。さらに、ＧとＢの光が透過する面には、反射率が低下する波長帯域が４５０ｎｍと５５０ｎｍの間にあるような反射防止コートが施されている。
【００８０】
ここで、本実施例における第１〜第３の偏光ビームスプリッタ１０ａ〜１０ｃは、可視の波長領域４３０〜６５０ｎｍの光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する同一の偏光分離膜を用いたものである。但し、それぞれの光路で使用する波長領域に合わせて偏光分離膜の特性を異ならせてもよい。例えば、Ｒ光の光路の第１の偏光ビームスプリッタ１０ａには、５８０〜６５０ｎｍの光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する偏光分離膜を用い、Ｂ，Ｇ光の光路の第２の偏光ビームスプリッタ１０ｂには、４３０〜５９５ｎｍの光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する偏光分離膜を用いてもよい。また、第３の偏光ビームスプリッタ１０ｃは、４３０〜６５０ｎｍの光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離する偏光分離膜を用いてもよい。
【実施例３】
【００８１】
図５には、本発明の実施例３である投射型画像表示装置の光学系を示している。図中、実施例１と同じ構成要素には同一符号を付している。
【００８２】
３５ａはコンデンサーレンズ、３４は偏光変換素子、３５ｂはフィールドレンズ、３５ｃは反射ミラーである。３６ａ，３６ｂは、Ｒ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板および第２の色選択性位相差板である。３７はＧ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ，Ｒ光の偏光方向は変換しない第３の色選択性位相差板である。
【００８３】
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ、第３の偏光ビームスプリッタおよび第４の偏光ビームスプリッタである。４０はＧとＲの中間の波長領域の光をカットするカラーフィルタである。
【００８４】
次に光学的な作用を説明する。本実施例の偏光変換素子３４は、偏光分離膜で分離されたＳ偏光成分の光を反射面で反射してＰ偏光成分の光と同じ方向に出射する。該Ｓ偏光成分の光は、偏光変換素子３４の１／２波長板を透過してＰ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光分離膜を透過したＰ偏光成分の光とともに偏光方向（｜）が揃った光として射出する。
【００８５】
偏光変換系３４から射出して、コンデンサーレンズ３５ａ，３５ｂで集光された光は、第３の色選択性位相差板３７に入射する。第３の色選択性位相差板３７は、図６に実線で示した特性を有しており、Ｂ光とＲ光はＰ偏光（｜）のまま透過させ、Ｇ光はＳ偏光（・）に変換されて射出する。
【００８６】
第３の色選択性位相差板３７において偏光方向が調整された光は、第４の偏光ビームスプリッタ３９ｄに入射する。Ｓ偏光であるＧ光は第４の偏光ビームスプリッタ３９ｄの偏光分離面で反射され、Ｐ偏光であるＲ，Ｂの光は偏光分離面を透過する。これにより、色分離が行われる。
【００８７】
第４の偏光ビームスプリッタ３９ｄで反射されたＧ光（・）は、カラーフィルタ４０に入射する。カラーフィルタ４０は、図２に点線で示す特性を有しており，ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の光を反射するダイクロイックフィルタである。これにより、不要な黄色光成分が除去される。
【００８８】
色が調整されたＧ光は、第１の偏光ビームスプリッタ３９ａに対してＳ偏光（・）として入射し、偏光分離面で反射されてＧ用反射型液晶表示素子１１ｇへと至る。Ｇ用反射型液晶表示素子１１ｇにおいて、Ｇ光が画像変調されて反射される。変調されたＧ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第１の偏光ビームスプリッタ３９ａに入射してその偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。変調されたＧ光のうちＰ偏光成分（｜）は第１の偏光ビームスプリッタ３９ａの偏光分離面を透過して投射光となる。
【００８９】
第１の偏光ビームスプリッタ３９ａとＧ用反射型液晶表示素子１１ｇとの間に設けられた１／４波長板１２ｇは、実施例１（図８）にて説明したのと同様な保持機構により支持されており、その回転位置の調整が可能である。すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、１／４波長板１２ｇの遅相軸を所定の方向に調整することにより、第１の偏光ビームスプリッタ３９ａとＧ用反射型液晶表示素子１１ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えている。
【００９０】
第１の偏光ビームスプリッタ３９ａを透過したＧ光（｜）は、第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃに対するＳ偏光方向と４５度をなす方向に遅相軸が設定された第１の１／２波長板９ａを透過し、第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃに対してＳ偏光（・）として入射する。そして、第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面で反射して、投射レンズ１３へと至る。
【００９１】
ここで、第１の１／２波長板９ａは、実施例１と同様の保持機構によって回転位置の調整が可能に支持され、その遅相軸の方向を回転調整できるようになっている。これにより、第１の偏光ビームスプリッタ３９ａの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面との間に相対的な傾きがあるときには、第１の１／２波長板９ａの遅相軸方向を、これに入射する直線偏光光の偏光方向に対して４５度をなす方向から回転調整する（該偏光方向と同じ方向とならないように調整する）ことが可能となり、第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面に入射するＧ光の偏光方向を調整することができる。この調整によって第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃにおける非投射光の漏れが最小となるようにすることができ、Ｇ光による黒表示の画像調整が可能となる。
【００９２】
第４の偏光ビームスプリッタ３９ｄを透過したＲとＢの光（｜）は、第１の色選択性位相差板３６ａに入射する。第１の色選択性位相差板３６ａは、図６に細い点線で示す特性を有しており、Ｒ光をＰ偏光（｜）のまま透過し、Ｂ光をＳ偏光（・）に変換する。
【００９３】
これにより、Ｒ光はＰ偏光（｜）として、Ｂ光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッタ３９ｂに入射する。そして、Ｒ光は、第２の偏光ビームスプリッタ３９ｂの偏光分離面を透過してＲ用反射型液晶表示素子１１ｒに至り、Ｂ光は該偏光分離面で反射されてＢ用反射型液晶表示素子１１ｂに至る。
【００９４】
Ｒ用の反射型液晶表示素子１１ｒにおいて、Ｒ光が画像変調されて反射される。変調されたＲ光のうちＰ偏光成分（｜）は、再び第２の偏光ビームスプリッタ３９ｂの偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。変調されたＲ光のうちＳ偏光成分（・）は、該偏光分離面で反射されて投射光となる。
【００９５】
同様に、Ｂ用反射型液晶表示素子１１ｂにおいて、Ｂ光が画像変調されて反射される。変調されたＢ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第２の偏光ビームスプリッタ３９ｂの偏光分離面で反射され、光源側に戻されて投射光から除去される。また、変調されたＢ光のうちＰ偏光成分（｜）は、該偏光分離面を透過して投射光となる。これにより、ＢとＲの投射光は１つの光束に合成される。
【００９６】
第２の偏光ビームスプリッタ３９ｂとＲ用およびＢ用反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｂの間にそれぞれ設けられた１／４波長板１２ｒ，１２ｂは、第１の１／２波長板９ａと同様な保持機構によって保持されており、その遅相軸の方向をＧ光の場合と同じように調整することにより、Ｒ、Ｂ光によるそれぞれの黒表示の調整を行うことができる。
【００９７】
こうして合成されたＲとＢの投射光は、第２の色選択性位相差板３６ｂに入射する。第２の色選択性位相差板３６ｂは、図６に点線で表す特性を有し，Ｒ光の偏光方向のみを９０度回転させる。これにより、Ｒ、Ｂ光はともにＰ偏光（｜）として第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃに入射し、第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面を透過することで、Ｇの投射光と合成される。
【００９８】
ここで、第２の色選択性位相差板３６ｂと第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃとの間には、第２の１／２波長板９ｂが配置されている。この第２の１／２波長板９ｂも、第１の１／２波長板９ａと同様な保持機構によって保持されている。このため、第２の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面とに相対的な傾きがある場合には、第２の１／２波長板９ｂの遅相軸方向を、これを透過する偏光方向と同じ方向（偏光状態を変換しない方向）から回転させるように調整する（該偏光方向に対して４５度をなす方向とならないように調整する）ことで、Ｒ，Ｂ光の偏光方向を第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃの偏光分離面に対して適切な方向（Ｐ偏光方向）に入射するように調整することができる。これにより、第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃにおける非投射光の漏れを最小とすることができ、Ｒ，Ｂ光による黒表示の画像調整が可能となる。
【００９９】
第３の偏光ビームスプリッタ３９ｃにより合成されたＲＧＢの投射光は、投射レンズ１３によりスクリーンなどの投射面に投影される。
【実施例４】
【０１００】
図７には、本発明の実施例４である投射型画像表示装置の光学系を示している。本実施例は、実施例３の変形例である。図中、実施例１および実施例３と同じ構成要素にはこれらの実施例と同一符号を付している。
【０１０１】
４６ａ，４６ｂはＲ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板および第２の色選択性位相差板である。４７はＧ光の偏光方向を９０度変換し、Ｂ，Ｒ光の偏光方向は変換しない第３の色選択性位相差板である。４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ、第３の偏光ビームスプリッタおよび第４の偏光ビームスプリッタである。５０はＧとＲの中間の波長領域の光をカットするカラーフィルタである。
【０１０２】
次に光学的な作用を説明する。偏光変換素子４を射出した光はコンデンサーレンズ３５ａ，３５ｂで集光され，第３の色選択性位相差板４７に入射する。ここで、第３の色選択性位相差板４７は、実施例３の第３の色選択性位相差板３７と同じ特性を有する。つまり、Ｂ光とＲ光はＳ偏光（・）のまま第３の色選択性位相差板３７から射出し、Ｇ光はＰ偏光（｜）に変換されて射出する。
【０１０３】
第３の色選択性位相差板４７において偏光方向を調整されたＲＧＢの光は、第４の偏光ビームスプリッタ４９ｄに入射する。Ｐ偏光であるＧ光は、第４の偏光ビームスプリッタ４９ｄの偏光分離面を透過し、Ｓ偏光であるＲ，Ｂの光は該偏光分離面で反射される。これにより、色分離が行われる。
【０１０４】
第４の偏光ビームスプリッタ４９ｄを透過したＧ光（｜）は、カラーフィルタ５０に入射する。カラーフィルタ５０は、図２に点線で示した特性を有しており，ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の光を反射するダイクロイックフィルタである。これにより、不要な黄色の光成分が除去される。
【０１０５】
色調整されたＧ光は、第１の偏光ビームスプリッタ４９ａに対してＰ偏光（｜）として入射し、その偏光分離面を透過してＧ用反射型液晶表示素子１１ｇへと至る。Ｇ用反射型液晶表示素子１１ｇにおいて、Ｇ光が画像変調されて反射される。変調されたＧ光のうちＰ偏光成分（｜）は、再び第１の偏光ビームスプリッタ４９ａの偏光分離面を透過し、光源側に戻されて投射光から除去される。変調されたＧ光のうちＳ偏光成分（・）は、該偏光分離面で反射されて投射光となる。このとき、すべての偏光成分をＰ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において、第１の偏光ビームスプリッタ４９ａとＧ用反射型液晶表示素子１１ｇの間に、実施例１，３と同様の保持機構によって支持された１／４波長板１２ｇの遅相軸を調整することにより、第１の偏光ビームスプリッタ４９ａとＧ用反射型液晶表示素子１１ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。該調整後、１／４波長板１２ｇは固定保持される。
【０１０６】
第１の偏光ビームスプリッタ４９ａで反射されたＧ光（・）は、第１の１／２波長板９ａを透過して第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃに入射する。このとき、第１の偏光ビームスプリッタ４９ａの偏光分離面と第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃの偏光分離面とに相対的な傾きがないときは、第１の１／２波長板９ａの遅相軸を、これに入射する直線偏光光であるＧ光の偏光方向に対して４５度に設定する。但し、上記傾きがある場合には、実施例１（図８）に示したのと同様な保持機構によって、第１の１／２波長板９ａの遅相軸方向を上記４５度をなす方向から調整する。そして、第１の１／２波長板９ａを射出したＧ光（・）は、第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃに対してＰ偏光（｜）として入射し、その偏光分離面を透過して投射レンズ１３へと至る。上記第１の１／２波長板９ａの遅相軸方向を調整することにより、第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃにおける非投射光の漏れが最小となり、Ｇ光による黒表示の画像調整が可能となる。該調整後、第１の１／２波長板９ａは固定保持される。
【０１０７】
一方、第４の偏光ビームスプリッタ４９ｄを反射したＲ，Ｂ光（・）は、第１の色選択性位相差板４６ａに入射する。第１の色選択性位相差板４６ａは、図６に点線で示した特性を有する。このため、Ｂ光はＳ偏光（・）のまま第１の色選択性位相差板４６ａから射出し、Ｒ光はＰ偏光（｜）に変換されて射出する。ここで、第１の色選択性位相差板４６ａにおいて、偏光状態が変化する遷移領域は、色光として含まれないＧの領域に設定されている。
【０１０８】
これにより、Ｒ光はＰ偏光（｜）として、Ｂ光はＳ偏光（・）として第２の偏光ビームスプリッタ４９ｂに入射する。第２の偏光ビームスプリッタ４９ｂにおいて、Ｒ光は偏光分離面を透過してＲ用反射型液晶表示素子１１ｒに至り、Ｂ光は該偏光分離面で反射されてＢ用反射型液晶表示素子１１ｂに至る。
【０１０９】
Ｒ用の反射型液晶表示素子１１ｒにおいてＲの光が画像変調されて反射される。変調されたＲ光のうちＰ偏光成分（｜）は、再び第２の偏光ビームスプリッタ４９ｂの偏光分離面を透過し、光源側に戻されて投射光から除去される。変調されたＲ光のうちＳ偏光成分（・）は、該偏光分離面で反射して投射光となる。
【０１１０】
同様に、Ｂ用反射型液晶表示素子１１ｂにおいてＢ光が画像変調されて反射される。変調されたＢ光のうちＳ偏光成分（・）は、再び第２の偏光ビームスプリッタ４９ｂの偏光分離面で反射し、光源側に戻されて投射光から除去される。変調されたＢ光のうちＰ偏光成分（｜）は、該偏光分離面を透過して投射光となる。これにより、ＢとＲの投射光は１つの光束に合成される。
【０１１１】
このとき、第２の偏光ビームスプリッタ４９ｂとＲ用、Ｂ用反射型液晶表示素子１１ｒ，１１ｂの間に設けられた１／４波長板１２ｒ，１２ｂは、実施例１と同様の保持機構によって支持され、その遅相軸の方向の調整が可能となっている。これにより、Ｇの場合と同じように、Ｒ、Ｂ光によるそれぞれの黒表示の調整を行うことができる。該調整後、１／４波長板１２ｒ，１２ｂは固定保持される。
【０１１２】
合成されたＲとＢの投射光は、第２の色選択性位相差板４６ｂに入射する。第２の色選択性位相差板４６ｂは、第１の色選択性位相差板４６ａと同じものであり、Ｒの偏光方向のみを９０度回転させる。これにより、Ｒ光、Ｂ光ともにＳ偏光にそろえられる。ここで、第２の色選択性位相差板４６ｂと第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃの間に、第１の１／２波長板９ａと同様な保持機構によって支持された第２の１／２波長板９ｂを配置している。そして、第２の１／２波長板９ｂの遅相軸を、これを透過する直線偏光光であるＲ，Ｂ光の偏光方向（・）と同じ方向から調整することで、第２の偏光ビームスプリッタ４９ｂと第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃとの間に相対的な傾きがあっても、Ｒ，Ｂの光をＳ偏光として第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃに入射させることができる。したがって、第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃにおける非投射光の漏れが最小となるようにすることができ、Ｒ，Ｂ光による黒表示の画像調整が可能となる。
【０１１３】
こうして、第３の偏光ビームスプリッタ４９ｃに入射してその偏光分離面で反射されたＲ，Ｂの投射は、Ｇの投射光と合成され、投射レンズ１３によってスクリーン等の投射面に投射される。
【０１１４】
なお、上記各実施例では、光学部材として１／２波長板を例に挙げて説明したが、本発明における光学部材は、１／２波長板と同等の直線偏光光の偏光方向変換作用を有するものであればどのようなものであってもよい。
【０１１５】
また、上記各実施例では、投射型画像表示装置の特に色分離合成光学系について説明したが、本発明は、それ以外の各種光学系にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施例１である光学系の構成を示す図。
【図２】実施例１におけるダイクロミラーとカラーフィルタの特性を説明する図。
【図３】本発明の実施例２である光学系の構成を示す図。
【図４】実施例２におけるダイクロミラーとカラーフィルタの特性を説明する図
【図５】本発明の実施例３である光学系の構成を示す図。
【図６】実施例２における色選択性位相差板の特性を説明する図。
【図７】本発明の実施例４である光学系の構成を示す図。
【図８】実施例１〜４における１／２波長板の保持機構を示す図。
【図９】従来の光学系の構成を示す図。
【符号の説明】
【０１１７】
１  光源
２  リフレクタ
３ａ  第１のフライアイレンズ
３ｂ  第２のフライアイレンズ
４  偏光変換素子
５ａ  コンデンサーレンズ
５ｂ  フィールドレンズ
５ｃ  反射ミラー
６  ダイクロイックミラー
７  カラーフィルタ
８ａ、８ｂ  色選択性位相差板
９ａ、９ｂ  １／２波長板
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  偏光ビームスプリッタ
１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ  反射型液晶表示素子
１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ  １／４波長板
１３  投射レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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